【正文】 928 處理器選擇界面 6）添加I/O接口。開發(fā)板配置文件選擇了RS_232_DCE、RS_232_DTE、LED_8bits、DIP_Switches_4bits、Buttons_4bits、Flash_16M*DDR_SDRAM_32M*16以及Ethernet_MAC等I/O接口，如圖929~931所示。各個I/O接口將在后文詳細介紹。如果是用戶自定義電路板，操作界面如圖930所示，用戶點擊右上角的“Add Device”按鈕，然后在彈出的對話框的“IO Interface Type”的下拉框中選擇所需的I/O接口模塊，再點擊“OK”按鈕，該過程每次只能添加一種I/O接口，如有多個需要反復操作 圖929 可配置IO端口列表（1） 圖930 可配置IO端口列表（2） 圖931 可配置IO端口列表（3） 7）添加內部外圍設備。如果開發(fā)板的部分外設在XPS中并沒有提供，那么就需要通過用戶通過HDL語言實現(xiàn)自定制底層接口邏輯，再將其作為外設導入到XPS中。由于Spartan3E Starter開發(fā)板上的設備在XPS庫中都能找到，因此可以跳過這一步驟。 8）軟件建立。如圖932所示，該步驟需要完成下列幾個工作：選擇STDIN/OUT器件，這里注意RS232_Uart外圍設備為所選之一；Boot存儲器為plb_bram_if_tlr_1；存儲器和外圍設備的測試都使用默認的應用測試。軟件測試為所選外圍設備發(fā)送或接收信息。微處理器得到外圍設備的狀況后，通過STDIN/STDOUT設備發(fā)出報告。 圖932 軟件建立向導 9）配置存儲器和外圍設備的測試應用。在這個工程中，將指令、數(shù)據(jù)和棧/堆的存儲位置設置為plb_bram_if_tlr_1。這樣，利用BRAM控制器“_if_tlr_1”，程序代碼在FPGA“plb_bram”里的塊RAM之外運行。 圖933 配置存儲器和外圍設備的測試應用 10）創(chuàng)建系統(tǒng)。在選擇并配置系統(tǒng)各個部分后，用戶就可以對BSB給出的系統(tǒng)進行檢查。用戶可以返回到之前的任何一步進行修改。檢查后，點擊“Generate”產生系統(tǒng)。BSB給出的系統(tǒng)信息如圖934所示，通過比較可以看出，其和開發(fā)板硬件是匹配的。 圖934 BSP給出的系統(tǒng)信息 11）設計生成。在生成上述設計后，系統(tǒng)的目錄結構同時也得以創(chuàng)建。HDL和其它文件根據(jù)用戶的選擇而生成，處理器，總線和外圍設備以及其它邏輯實例間的連接也得到了處理。點擊“Finish”，XPS即與所創(chuàng)建的系統(tǒng)相關聯(lián)。至此，就完成了一個新系統(tǒng)工程的創(chuàng)建過程。 XPS的用戶界面 利用BSB建立了工程后，就可以利用XPS對此工程進行必要的修改。XPS為創(chuàng)建硬件和軟件流的MHS（Microprocessor Hardware Specification）和MSS（Microprocessor Software Specification）文件提供了一個圖形用戶界面（GUI），如圖935所示，為文件編輯器功能和方案過程管理功能提供了源文件編輯器，用于管理整個工具流，包括硬件和軟件執(zhí)行流。XPS的用戶界面可以分為標題欄、菜單欄、工具欄和主窗口，其中主窗口又可分為三個部分：工程信息面板，系統(tǒng)組建面板和控制面板。雖然菜單欄和工具欄操作的功能等效于在主窗口的操作，但在實際中將近80%的操作是在主窗口完成的，因此本節(jié)著重對其主窗口進行介紹。 圖935 XPS圖形用戶界面 1．工程信息面板 工程信息面板主要對工程進行控制，包括工程（Project）、應用（Application）和IP目錄（IP Catalog）3個頁面。 1）工程頁面 工程頁面列出了與工程有關的文件，分為三個部分：工程文件，工程選項以及參考文件，如圖936所示。其中，Project Files的信息是從BSB向導中獲取的，雙擊某文件即可修改，也可以進行編輯。.，對于初學者，不建議修改。Project Options的信息從XMD文件中獲取的，包括FPGA芯片的型號、網表信息、實現(xiàn)工具、HDL語言種類以及仿真模型等信息。每一項都可以打開屬性窗口進行設置。參考文件包括日志log文件和報告srp文件，前者記錄了用戶的操作，后者則記錄每個執(zhí)行過程所產生的報告，幫助用戶了解設計結果，這兩個文件是XPS自動生成的，不需要修改。 圖936 工程信息區(qū)域：工程標簽圖937 工程信息區(qū)域：應用標簽 2）應用頁面 應用頁面的信息都是和應用軟件相關的。在嵌入式系統(tǒng)中，軟件的作用是十分重要的，硬件系統(tǒng)提供運行的平臺，需要實現(xiàn)的全部功能都是通過軟件系統(tǒng)來完成的。在XPS中，應用軟件分為兩種：一種是系統(tǒng)自動生成的boot，由XPS自動生成，用戶無法修改；另一種是用戶編寫的應用軟件。應用所有組件見圖937所示，分為處理器屬性、編譯器屬性、源代碼以及庫文件。右擊用戶定義的應用，可完成以下操作： Mark to Initialize BRAMs：將軟件應用打包到初始化塊RAM中，形成最終的比特文件，可直接配置到FPGA芯片中； Build Project：； Make Project Inactive：將當前工程從初始化塊RAM中剔除，使其失效； Generate Linker Script：自動生成連接腳本； Set Compiler Options：設置編譯屬性，點擊后可彈出編譯屬性子窗口，可設置連接腳本、堆、棧的大小以及程序的起始位置；代碼優(yōu)化級別和軟件調試模塊；第三方庫以及編譯器的絕對路徑以及高級用戶的定制編譯指令。 3） IP目錄頁面 IP目錄頁面列出所有EDK IP核和用戶生成的IP核，如圖938所示。由于Xilinx提供的IP核種類繁多，因此在XPS中按照功能進行分類，涉及到模擬接口、系統(tǒng)總線、存儲器控制器、通信接口以及調試接口等十多個類別，指明了每個IP的版本、類別、名稱以及使用的處理器型號。選中并拖拽至系統(tǒng)組件面板，即可將其添加到系統(tǒng)中；同時在IP Core上單擊右鍵，用戶便可閱讀其數(shù)據(jù)手冊中的相應功能和使用方法。需要注意的是，有加鎖標志的IP Core，不是免費的，用戶需要購買相應的License才能使用。圖938 工程信息面板的IP分類示意圖 例92 在本例中，給出一些操作來指導讀者認識工程信息面板中的內容。1. 點擊“Project”頁面標簽。用戶可以查看工程文件以及對應選項。 2. 點擊“Application”標簽。展開“Project: TestApp_Peripheral”，可以看到應用對應的處理器信息、可執(zhí)行文件存放路徑、編譯選項、源代碼以及頭文件等信息。 3. 在“Processor: ppc405_0”中的“”文件包括了系統(tǒng)的地址映射，是BSP的一個部分。 4. 在“Compiler Options”和“Sources”中，連接腳本和測試應用源已由BSB向導自動生成。點擊“IP Catalog””標簽，展開“Communication LowSpeed IP”目錄，右鍵點擊“OPB_UART(Lite)”外圍設備查看選項。這里可以選擇直接視圖或分層視圖。點擊圖938中所標注圓圈內的圖標可在這兩種視圖中進行切換。 2．系統(tǒng)組件（assembly）面板 系統(tǒng)組件面板是XPS軟件使用頻率最高的區(qū)域，幾乎所有的操作都集中在這里。該窗口是可視化配置系統(tǒng)硬件結構的主要手段，其界面如圖939所示，分為連接區(qū)域和顯示區(qū)域。此外，代碼編輯也集中在顯示區(qū)域，用戶以文本形式打開的所有可編輯文件都顯示在該區(qū)域，并具備一般文件編輯器的功能，可完成編輯功能。 圖939 系統(tǒng)組件面板 1）XPS連接區(qū)域 XPS的連接面板，提供了總線接口、端口和地址選項，用戶可以方便地編輯硬件平臺。如果選擇總線接口選項，將出現(xiàn)連接面板，它給出了硬件平臺互連圖，其中的不同顏色和形狀線條具有不同的物理意義： 豎直線表示總線，水平線表示到IP核的總線接口 如果總線和設備相連，則在總線和IP核總線接口的交叉處會出現(xiàn)一個連接點 線和連接器以不同的顏色標出 不同形狀的連接符號表示IP核總線接口的不同身份。 中空的連接器表示用戶可以進行連接，而實心的連接器表示已經有連接。用戶可以點擊連接器符號來創(chuàng)建或刪除連接。 2）顯示區(qū)域 如前所示，顯示區(qū)域可分為系統(tǒng)組件頁面和代碼編輯頁面，本節(jié)只介紹系統(tǒng)組件頁面。XPS系統(tǒng)組件頁面可分為分為總線接口（Bus Interface）、端口（Ports）以及地址（Address）三個子窗口，通過點擊“Filters”欄下面的選項進行切換。在系統(tǒng)組件頁面所有的操作都會引起硬件配置的變化，并反映到MHS文件中。 （1）Bus Interface子窗口 該窗口給出了各個硬件單元和總線的連接關系，連接到某總線的硬件單元將和該總線的顏色一致，如圖939所示。在硬件單元上單擊右鍵，可配置其參數(shù)、閱讀相應的數(shù)據(jù)手冊以及查看底層代碼。 （2）Ports子窗口 該窗口用于配置端口參數(shù)，包括頂層模塊和各個子模塊的端口，并可對其重命名。單擊相應信號行Net列的下拉框，可選擇連接的網表名，如圖940所示。 圖940 Ports子窗口示意圖 （3）Address子窗口 該窗口描述了各硬件單元的絕對地址和大小，可單擊任意行的Base Address列和Size列設置不同的數(shù)值，設置完成后，High Address列的數(shù)值會自動作出調整，如圖941所示。此外，用戶還可設置指令緩存（ICache）和數(shù)據(jù)緩存（DCache）的位置。 系統(tǒng)組件面板給出了兩種視圖選項：分層視圖和直接視圖，用戶可以更容易地進行信息分類和設計。系統(tǒng)組件面板默認分層視圖，此時設計信息基于硬件平臺的IP核實例，并以可擴展樹的結構進行組織。而在直接方式中，有關信息以字母的順序顯示。點擊目錄結構圖標時，端口以分層方式或直接方式顯示。 圖941 Address子窗口示意圖 例93 在本例中，給出一些操作來指導用戶認識系統(tǒng)組件面板中的內容。切換到在系統(tǒng)組件面板中后， 1. 點擊“Ports”按鈕，展開“External Ports”目錄查看FPGA器件外的信號，注意與“RS232_Uart”有關的信號。 2. 用戶可以查看RS232_Uart外圍設備信號以及與之相連的FPGA內部模塊端口信號線名稱。UART RX和TX信號線的名字與外部端口相對應，它們之間的對應關系在UCF文件中進行指定。 3. 雙擊RS232_Uart外圍設備圖標打開“RS232_Uart: opb_uartlite_v1_00_b”參數(shù)對話框。用戶可以使用此參數(shù)對話框為IP調整不同的設置。 4. 點擊目錄圖標，在分層視圖和直接視圖間進行切換。 3．控制面板 控制面板給出運行時給出的日志反饋信息，分為三個標簽：1. Output：輸出系統(tǒng)所有信息； 2. Warnings：僅顯示系統(tǒng)的警告信息； 3. Errors：僅顯示系統(tǒng)的錯誤信息。 通過這些信息可快速定位系統(tǒng)設計的問題，并找出相關原因。 XPS的目錄結構與硬件平臺 1．目錄結構 啟動BSB后，XPS會自動生成工程目錄結構，并創(chuàng)建一個完整的工程。其所創(chuàng)建的目錄結構如圖942所示。 圖942 運行BSB向導創(chuàng)建的文件 下面對BSB自動生成的四個主要文件夾進行介紹： 1. _ _xps文件夾：包括XPS和內部工程管理的其它工具產生的中間文件； 2. data文件夾：包括用戶約束文件（UCF）。 3. etc文件夾：此目錄包括的文件給出了那些用來運行不同工具的選項。 4. pcores文件夾：包括了用戶定制的硬件外圍設備。 另外，在主工程目錄下還有其它的一些文件。如： 1. ：這是EDK的頂層工程設計文件。XPS讀取此文件，并在用戶界面上給出此文件內容。 2. ：系統(tǒng)微處理器硬件規(guī)范（或MHS文件），給出系統(tǒng)元素、對應的參數(shù)以及連接。MHS文件是項目的硬件基礎。此外，UCF文件也是和硬件結構對應的。 3. ：系統(tǒng)微處理器軟件規(guī)范（或MSS文件），給出設計的軟件部分，描述了系統(tǒng)元素以及外圍設備的不同軟件參數(shù)。MSS文件是項目的軟件基礎。 2．硬件平臺 嵌入式硬件平臺包括一到多個處理器，以及多個外圍設備和存儲塊。這些IP塊利用之間的互連網絡進行通信。每個處理器或外圍設備核都可以由用戶設計。其中通過設計參數(shù)，可以控制不同的可選參數(shù)。 1）Xilinx平臺工作室的硬件平臺開發(fā) XPS提供了一個交互式的開發(fā)環(huán)境，允許用戶對硬件平臺各個方面進行設置。其中，XPS在高層對硬件平臺描述進行維護，此高層形式即為微處理器硬件規(guī)范（MHS）文件。MHS作為一個可以編輯的文本文件，是表示用戶嵌入式系統(tǒng)硬件部分的主要源文件。XPS將MHS源文件綜合到硬件描述語言（HDL）網表中，后者用于FPGA的布局布線。 。讀者可從project標簽中找到MHS文件，可在該文件中查看外圍設備和端口的配置。 例94 在本例中，指導用戶查看XPS工程的MHS文件。 選擇工程信息區(qū)的“Project”標簽，可雙擊“MHS File: ”打開此文件，如圖943所示。 圖943 MHS文件 在文件“”中的“opb_uartlite”處，可以看到MHS文件里配置的外圍設備、端口和它們的參數(shù)； 另外，還可以查看其它的IP核；查看后，關閉“”文件。 2）系統(tǒng)組件面板的硬件平臺 XPS的系統(tǒng)組件面板以展開式的樹和表形式顯示了所有的硬件平臺IP實例，因此用戶可以方便地查看自己的嵌入式設計。在此面板中，對IP元素、端口、屬性以及參數(shù)進行的配置會直接寫入到MHS文件中。即XPS會自動地將系統(tǒng)修改寫入到MHS文件中的硬件數(shù)據(jù)庫。因此用戶要編輯MHS文件時，Xilinx推薦使用系統(tǒng)組件面板這一功能。 為產生硬件平臺，用戶必須告知XPS產生網表，并產生比特流。 （1）在產生網表時，XPS調用平臺創(chuàng)建工具Platgen來進行一系列的工作：包括讀取MHS文件，產生MHS文件對應的HDL，利用Xilinx綜合技術來綜合設計，最后產生網表文件。 （2）在產生比特